À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir les termes-clés des transferts horizontaux : transformation, conjugaison, transduction
- Distinguer un transfert horizontal d’un transfert vertical (parents → descendants)
- Maîtriser le vocabulaire associé aux virus bactériophages (lytique, lysogène)
- Comprendre la notion d’homologie peptidique et son seuil de signification
1. Transfert horizontal vs vertical
Transfert horizontal de gènes (ou transfert latéral) : transmission de matériel génétique entre deux organismes qui ne sont pas en relation parent-enfant. Il peut s’opérer entre individus de la même espèce ou entre individus d’espèces différentes, voire entre règnes différents (bactérie → eucaryote, virus → mammifère…).
À distinguer du transfert vertical, qui désigne la transmission classique des gènes des parents à leurs descendants par la reproduction (sexuée ou asexuée). Le transfert vertical suit la généalogie de l’espèce ; le transfert horizontal la court-circuite.
2. Les trois mécanismes de transfert horizontal chez les bactéries
Transformation bactérienne : capture par une bactérie d’ADN libre présent dans son milieu (issu par exemple de la lyse d’une autre bactérie). L’ADN est ensuite intégré dans le génome bactérien receveur. Démontrée par l’expérience historique de Griffith en 1928 sur Streptococcus pneumoniae.
Conjugaison bactérienne : transfert direct d’ADN d’une bactérie « donneuse » à une bactérie « receveuse » par contact entre les deux cellules. L’ADN transféré est généralement un plasmide (petit cercle d’ADN circulant) qui peut porter des gènes de résistance aux antibiotiques.
Pilus : prolongement filamenteux de surface d’une bactérie donneuse qui établit le contact physique avec une bactérie receveuse lors de la conjugaison. Il sert de « passerelle » à travers laquelle l’ADN est transféré.
Transduction : transfert d’ADN entre bactéries par l’intermédiaire d’un bactériophage (virus de bactérie). Pendant son cycle, le phage emporte avec lui des fragments d’ADN bactérien et les injecte dans une nouvelle bactérie qu’il infectera.
3. Les bactériophages et leurs deux cycles
Bactériophage (ou phage) : virus qui infecte les bactéries. Il injecte son matériel génétique dans la bactérie hôte et détourne la machinerie cellulaire pour se reproduire.
Phase lytique : cycle où le phage se reproduit rapidement, fabrique de nouveaux virus dans la bactérie, puis fait éclater (lyse) la cellule pour libérer la descendance. Lors de l’assemblage des nouveaux phages, des fragments d’ADN bactérien peuvent être accidentellement encapsidés et transmis lors de la prochaine infection.
Phase lysogène (ou lysogénique) : cycle où le phage intègre son ADN dans le génome bactérien sans détruire immédiatement la cellule. La bactérie continue à vivre et à se diviser, transmettant l’ADN viral à sa descendance. Plus tard, le phage peut « se réveiller » et passer en phase lytique ; lors du découpage de l’ADN viral, des morceaux du génome bactérien peuvent être emportés.
4. Au-delà des bactéries : transferts horizontaux chez les eucaryotes
Syncytine : protéine essentielle à la formation du placenta chez les mammifères placentaires (humain, primates, autres). Elle permet la fusion des cellules du trophoblaste pour former le syncytiotrophoblaste. Son gène est d’origine virale (rétrovirus ancien), intégré au génome ancestral par transfert horizontal.
MSRV (Multiple Sclerosis-associated RetroVirus) : rétrovirus dont la protéine d’enveloppe sert de modèle de comparaison pour démontrer l’origine virale des syncytines. La forte homologie de séquence entre syncytines et protéines d’enveloppe MSRV démontre le transfert horizontal d’un ancêtre commun viral.
Homologie peptidique : similitude entre deux séquences protéiques permettant d’affirmer qu’elles ont une origine évolutive commune. Seuil conventionnel : au-delà de 20 % d’identité en acides aminés, deux séquences peptidiques sont considérées comme homologues (issues d’un ancêtre commun). En dessous, la similitude peut être due au hasard.
5. Tableau récapitulatif des trois mécanismes bactériens
| Mécanisme | Vecteur | Type d’ADN transféré | Contact requis ? |
|---|---|---|---|
| Transformation | ADN libre dans le milieu | Fragment d’ADN libre | Non (juste l’ADN dans le milieu) |
| Conjugaison | Pilus (contact direct) | Plasmide (souvent) | Oui (pilus entre 2 bactéries) |
| Transduction | Bactériophage (virus) | Fragment d’ADN bactérien transporté par le phage | Non (le phage circule entre bactéries) |
Ce qu’il faut retenir
- Transfert horizontal : transmission de gènes hors de la généalogie classique parent-enfant
- Trois mécanismes bactériens : transformation (ADN libre), conjugaison (pilus + plasmide), transduction (bactériophage)
- Bactériophage : virus de bactérie. Lytique (lyse rapide), lysogène (intégration dans le génome bactérien)
- Chez les eucaryotes : exemple syncytine (origine virale, formation du placenta humain)
- Homologie peptidique > 20 % = ancêtre commun probable